——零碳驱动的三维离散润湿高盐废水浓缩回收装置探索高盐废水低能耗处理新路径

在高盐工业废水处理过程中，一个长期存在的矛盾是：水蒸发得越快，盐分越容易在蒸发界面富集，最终形成结盐并导致设备性能衰减。传统太阳能界面蒸发技术虽然能够利用太阳能实现水分蒸发，但连续运行过程中仍面临结盐堵塞、蒸发效率下降以及人工清盐等问题。

针对这一工程难题，一种零碳驱动的三维离散润湿高盐废水浓缩回收装置，将关注点从单纯提高蒸发效率转向“如何让盐有序结晶并实现自动脱离”，探索太阳能驱动下高盐废水浓缩与盐资源回收的新路径。

“聚光化盐” JZS-1装置以轻质多孔三聚氰胺泡沫为结构骨架，在其表面构筑超亲水光热区域与超疏水隔离区域，并进一步形成三维离散润湿结构。运行过程中，亲水区域负责盐水的毛细输运和局部供水，光热区域吸收太阳能并促进界面蒸发，而超疏水区域则限制无序水分迁移。通过不同润湿区域的空间组合，使原本高度耦合的盐水输运、界面蒸发和盐结晶过程实现空间解耦。

这一设计带来的变化是，盐并不是被简单地“挡在蒸发界面之外”，而是被引导至特定区域定向析出。当盐晶沿侧壁持续向外生长后，其重心位置和重力力矩不断增加；同时，底部持续润湿能够降低盐晶与基底之间的黏附作用。当重力作用超过界面黏附作用后，成熟盐晶便能够发生翻转并自然脱落，进入底部集盐区域，从而形成无需外部机械驱动的自动盐管理过程。

实验结果显示，在20 wt.% NaCl、1 sun条件下，该装置实现了3.51 kg·m·h的稳定蒸发速率，并在168 h连续运行过程中保持较好的运行稳定性，自动盐脱附率达到94.0%。相比单纯依靠人工清除表面盐晶的传统运行方式，这种“定向结晶—自发脱落”的设计为高盐太阳能蒸发装置的长期运行提供了新的思路。

在此基础上，团队进一步进行了模块化阵列探索。在自然光条件下，由9个单元组成的阵列实现了3.01 kg·m·h的淡水产率和0.36 kg·m·h的盐收集速率，单位面积性能保持率达到97.4%。这一结果初步表明，DWP单元具有进一步进行模块化组合和工程放大的潜力。

与传统高盐废水处理方式相比，JZS-1装置的核心并不只是利用太阳能“把水蒸发掉”，而是尝试同时解决水怎么输送、热怎么利用、盐在哪里结晶以及结晶后如何脱离等连续运行问题。通过对水、热和盐传输路径进行空间调控，装置将“结盐”由传统太阳能蒸发中的失效因素，转变为可以被定向管理和收集的固态盐产品。

目前，该装置已完成实验室单元及9单元阵列尺度的初步验证，并开展了真实海水及部分复杂水体系的拓展测试。团队表示，后续仍需要围绕大规模连续流运行、长期户外稳定性、实际工业废水适应性以及中试规模装备制造开展进一步验证。

从“防结盐”到“管盐”，从单一淡水产出到水盐协同回收，“聚光化盐”正在探索一种不同于传统太阳能蒸发器的装备设计理念：让太阳能负责驱动水分离，让结构负责管理盐分，让盐晶自己完成生长和脱落。

在“双碳”目标和高盐废水资源化处理需求不断增长的背景下，这种以太阳能为驱动力、以空间解耦和自动盐管理为核心的技术路线，为高盐废水低外部能耗浓缩回收以及进一步面向零液体排放（ZLD）的工程应用提供了一种值得进一步验证的装备化方案。